13個(gè)必知的ARM知識(shí)點(diǎn)

ARM芯片的優(yōu)點(diǎn)小編在這里不用多說(shuō)，很多朋友肯定能夠非常熟練地進(jìn)行羅列。對(duì)于新手來(lái)說(shuō)，這款處理器優(yōu)點(diǎn)頗多易于上手，非常適合在學(xué)習(xí)初期使用。但在開(kāi)始使用ARM進(jìn)行實(shí)際操作之前，小編希望大家能夠了解一些其使用過(guò)程中一些注意事項(xiàng)。接下來(lái)大家就隨小編來(lái)一起看一看這13個(gè)注意事項(xiàng)吧。

MAM使用注意事項(xiàng)

當(dāng)改變MAM定時(shí)值時(shí)，必須先通過(guò)向MAMCR寫入0來(lái)關(guān)閉MAM，然后將新值寫入MAMTIM。最后，將需要的操作模式的對(duì)應(yīng)值寫入MAMCR，再次打開(kāi)MAM。對(duì)于低于20MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘，MAMTIM設(shè)定為001。對(duì)于20MHz到40MHz之間的系統(tǒng)時(shí)鐘，建議將Flash訪問(wèn)時(shí)間設(shè)定為2cclk，而在高于40MHz的系統(tǒng)時(shí)鐘下，建議使用3cclk。

VIC使用注意事項(xiàng)

如果在片內(nèi)RAM當(dāng)中運(yùn)行代碼并且應(yīng)用程序需要調(diào)用中斷，那么必須將中斷向量重新映射到Flash地址0x0。這樣做是因?yàn)樗械漠惓Ｏ蛄慷嘉挥诘刂?x0及以上。通過(guò)將寄存器MEMMAP(位于系統(tǒng)控制模塊當(dāng)中)配置為用戶RAM模式來(lái)實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。用戶代碼被連接以便使中斷向量表裝載到0x40000000。

IRQ和FIQ之間的區(qū)別

IRQ和FIQ是ARM處理器的兩種編程模式。IRQ是指中斷模式，F(xiàn)IR是指快速中斷模式。對(duì)于FIQ，必須盡快處理并離開(kāi)這個(gè)模式。IRQ可以被FIQ所中斷，但I(xiàn)RQ不能中斷FIQ。為了使FIQ更快，所以這種模式有更多的影子寄存器。FIQ不能調(diào)用SWI(軟件中斷)。FIQ還必須禁用中斷。如果一個(gè)FIQ例程必須重新啟用中斷，則它太慢了，并應(yīng)該是IRQ而不是FIQ。

ARM指令與Thumb指令的區(qū)別

在ARM體系結(jié)構(gòu)中，ARM指令集中的指令是32位的指令，其執(zhí)行效率很高。對(duì)于存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線為16位的應(yīng)用系統(tǒng)，ARM體系提供了Thumb指令集。Thumb指令集是對(duì)ARM指令集的一個(gè)子集重新編碼得到的，指令長(zhǎng)度為16位。通常在處理器執(zhí)行ARM程序時(shí)，稱處理器處于ARM狀態(tài);當(dāng)處理器執(zhí)行Thumb程序時(shí)，稱處理器處于Thumb狀態(tài)。Thumb指令集并沒(méi)有改變ARM體系地層的程序設(shè)計(jì)模型，只是在該模型上加上了一些限制條件。Thumb指令集中的數(shù)據(jù)處理指令的操作數(shù)仍然為32位，指令尋址地址也是32位的。

什么是ATPCS

為了使單獨(dú)編譯的C語(yǔ)言程序和匯編程序之間能夠相互調(diào)用，必須為子程序之間的調(diào)用規(guī)定一定的規(guī)則。ATPCS就是ARM程序和Thumb程序中子程序調(diào)用的基本規(guī)則。這些規(guī)則包括寄存器使用規(guī)則，數(shù)據(jù)棧的使用規(guī)則，參數(shù)的傳遞規(guī)則等。

ARM程序和Thumb程序混合使用的場(chǎng)合

通常，Thumb程序比ARM程序更加緊湊，而且對(duì)于內(nèi)存為8位或16位的系統(tǒng)，使用Thumb程序效率更高。但是，在下面一些場(chǎng)合下，程序必須運(yùn)行在ARM狀態(tài)，這時(shí)就需要混合使用ARM和Thumb程序。強(qiáng)調(diào)速度的場(chǎng)合，應(yīng)該使用ARM程序。有些功能只能由ARM程序完成。如：使用或者禁止異常中斷。

當(dāng)處理器進(jìn)入異常中斷處理程序時(shí)，程序狀態(tài)切換到ARM狀態(tài)，即在異常中斷處理程序入口的一些指令是ARM指令，然后根據(jù)需要程序可以切換到Thumb狀態(tài)，在異常中斷程序返回前，程序再切換到ARM狀態(tài)。

ARM處理器總是從ARM狀態(tài)開(kāi)始執(zhí)行。因而，如果要在調(diào)試器中運(yùn)行Thumb程序，必須為該Thumb程序添加一個(gè)ARM程序頭，然后再切換到Thumb狀態(tài)，執(zhí)行Thumb程序。

ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常類型

ARM體系結(jié)構(gòu)所支持的異常和具體含義如下(圈里面的數(shù)字表示優(yōu)先級(jí))：

復(fù)位①：當(dāng)處理器的復(fù)位電平有效時(shí)，產(chǎn)生復(fù)位異常，程序跳轉(zhuǎn)到復(fù)位異常處執(zhí)行(異常向量：0x0000,0000);

未定義指令⑥：當(dāng)ARM處理器或協(xié)處理器遇到不能處理的指令時(shí)，產(chǎn)生為定義異常?？墒褂迷摦惓C(jī)制進(jìn)行軟件仿真(異常向量：0x0000,0004);

軟件中斷⑥：有執(zhí)行SWI指令產(chǎn)生，可用于用戶模式下程序調(diào)用特權(quán)操作指令?？墒褂迷摦惓C(jī)制實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能調(diào)用(異常向量：0x0000,0008);

指令預(yù)取中止⑤：若處理器的預(yù)取指令的地址不存在，或該地址不允許當(dāng)前指令訪問(wèn)，存儲(chǔ)器會(huì)向處理器發(fā)出中止信號(hào)，當(dāng)預(yù)取指令被執(zhí)行時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生指令預(yù)取中止異常(異常向量：0x0000,000C);

數(shù)據(jù)中止②：若處理器數(shù)據(jù)訪問(wèn)的指令的地址不存在，或該地址不允許當(dāng)前指令訪問(wèn)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)中止異常(異常向量：0x0000,0010);

IRQ④(外部中斷請(qǐng)求)：當(dāng)處理器的外部中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSR中的I位為0時(shí)，產(chǎn)生IRQ異常。系統(tǒng)的外設(shè)可以該異常請(qǐng)求中斷服務(wù)(異常向量：0x0000,0018);

FIQ③(快速中斷請(qǐng)求)：當(dāng)處理器的快速中斷請(qǐng)求引腳有效，且CPSR中的F位為0時(shí)，產(chǎn)生FIQ異常(異常向量：0x0000,001C)。

說(shuō)明：其中異常向量0x0000,0014為保留的異常向量。

ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式

ARM體系結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器格式有如下兩種：

大端格式：字?jǐn)?shù)據(jù)的高字節(jié)存儲(chǔ)在低地址中，字?jǐn)?shù)據(jù)的低字節(jié)存放在高地址中;

小端格式：與大端存儲(chǔ)格式相反，高地址存放數(shù)據(jù)的高字節(jié)，低地址存放數(shù)據(jù)的低字節(jié)。

存儲(chǔ)器重新映射(Remap)的原因

使Flash存儲(chǔ)器中的FIQ處理程序不必考慮因?yàn)橹匦掠成渌鶎?dǎo)致的存儲(chǔ)器邊界問(wèn)題;用來(lái)處理代碼空間中段邊界仲裁的SRAM和BootBlock向量的使用大大減少;為超過(guò)單字轉(zhuǎn)移指令范圍的跳轉(zhuǎn)提供空間來(lái)保存常量。

ARM中的重映射是指在程序執(zhí)行過(guò)程中通過(guò)寫某個(gè)功能寄存器位操作達(dá)到重新分配其存儲(chǔ)器地址空間的映射。一個(gè)典型的應(yīng)用就是應(yīng)用程序存儲(chǔ)在Flash/ROM中，初始這些存儲(chǔ)器地址是從0開(kāi)始的，但這些存儲(chǔ)器的讀時(shí)間比SRAM/DRAM長(zhǎng)，造成其內(nèi)部執(zhí)行頻率不高，故一般在前面一段程序?qū)⒋a搬移到SRAM/DRAM中去，然后重新映射存儲(chǔ)器空間，將相應(yīng)SRAM/DRAM映射到地址0，重新執(zhí)行程序可達(dá)到高速運(yùn)行的目的。

存儲(chǔ)異常向量表中程序跳轉(zhuǎn)使用LDR指令而不使用B指令的原因

LDR指令可以全地址范圍跳轉(zhuǎn)，而B(niǎo)指令只能在前后32MB范圍內(nèi)跳轉(zhuǎn);芯片具有Remap功能。當(dāng)向量表位于內(nèi)部RAM或外部存儲(chǔ)器中，用B指令不能跳轉(zhuǎn)到正確的位置。

鎖相環(huán)(PLL)注意要點(diǎn)

PLL在芯片復(fù)位或進(jìn)入掉電模式時(shí)被關(guān)閉并旁路，在掉電喚醒后不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)PLL的設(shè)定;

PLL只能通過(guò)軟件使能;

PLL在激活后必須等待其鎖定，然后才能連接;

PLL如果設(shè)置不當(dāng)將會(huì)導(dǎo)致芯片的錯(cuò)誤操作。

ARM7與ARM9的區(qū)別

ARM7內(nèi)核是0.9MIPS/MHz的三級(jí)流水線和馮S226;諾伊曼結(jié)構(gòu);ARM9內(nèi)核是五級(jí)流水線，提供1.1MIPS/MHz的哈佛結(jié)構(gòu)。ARM7沒(méi)有MMU，ARM720T是MMU的;ARM9是有MMU的，ARM940T只有Memoryprotectionunit.不是一個(gè)完整的MMU。ARM7TDMI提供了非常好的性能——功耗比。它包含了Thumb指令集快速乘法指令和ICE調(diào)試技術(shù)的內(nèi)核。ARM9的時(shí)鐘頻率比ARM7更高，采用哈佛結(jié)構(gòu)區(qū)分了數(shù)據(jù)總線和指令總線。

使用外部中斷注意

把某個(gè)引腳設(shè)置為外部中斷功能后，該引腳為輸入模式，由于沒(méi)有內(nèi)部上拉電阻，所以必須外接一個(gè)上拉電阻，確保引腳不被懸空;除了引腳連接模塊的設(shè)置，還需要設(shè)置VIC模塊，才能產(chǎn)生外部中斷，否則外部中斷只能反映在EXTINT寄存器中;要使器件進(jìn)入掉電模式并通過(guò)外部中斷喚醒，軟件應(yīng)該正確設(shè)置引腳的外部中斷功能，再進(jìn)入掉電模式。

以上13條注意事項(xiàng)與建議，能夠幫助大家在新手階段更好的進(jìn)行有關(guān)ARM芯片的學(xué)習(xí)與設(shè)計(jì)。省去了設(shè)計(jì)者因?yàn)椴皇煜ぴ砘蚱渲幸恍┬?wèn)題造成的不必要的時(shí)間浪費(fèi)。熟悉這些知識(shí)的朋友也不要掉以輕心，不妨收藏本文以備不時(shí)之需。